專利名稱：提高側(cè)墻角均勻度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工制作技術(shù)，具體涉及提高側(cè)墻角均勻度的方法。
背景技術(shù)：
目前，集成電路技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入超大規(guī)模集成電路時(shí)代，隨著集成電路的工藝尺寸 越來(lái)越精細(xì)，對(duì)于從晶圓(wafer)加工到各種后續(xù)處理工藝都提出了更高更細(xì)致的技術(shù)要 求。其中，Poly film 的關(guān)鍵尺寸均勻度(CriticalDimensional Uniformity,CDU)就是衡 量Poly Kch工序加工質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo)參數(shù)，所述的關(guān)鍵尺寸是否均勻，會(huì)在很大程度 上影響wafer的良率(yield)以及最終加工得到的門電路的工作性能，因此各集成電路制 造工藝商都在努力尋找提高CDU的方法。poly film的厚度是Poly film關(guān)鍵尺寸的其中一個(gè)參數(shù)，在現(xiàn)有技術(shù)條件下， 該參數(shù)可以達(dá)到的最小誤差范圍為士3%——比如，對(duì)于設(shè)計(jì)要求厚度為100納米的poly film,目前實(shí)際加工所能得到的尺寸大約在97 103納米的范圍內(nèi)，而經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)際加工 過(guò)程的測(cè)量和統(tǒng)計(jì)，所述3%的誤差范圍在進(jìn)行柵極刻蝕(Poly Etch)工序的過(guò)程中，會(huì) 導(dǎo)致刻蝕后的poly關(guān)鍵尺寸出現(xiàn)士2%的誤差，此時(shí)poly關(guān)鍵尺寸主要體現(xiàn)為側(cè)墻角度 (Sidewall Angle，SWA)，經(jīng)過(guò)Poly Kch工序后形成的wafer表面的剖面結(jié)構(gòu)如圖1所示， 所述SWA即為殘留的poly film與柵氧化物層(Gate Oxide)的夾角——在理想情況下(即 設(shè)計(jì)要求)所述SWA應(yīng)當(dāng)為90度，由于poly film厚度的誤差會(huì)導(dǎo)致加工得到的SWA以90 度為基準(zhǔn)出現(xiàn)士2%的誤差。進(jìn)一步地，所述SWA的尺寸又對(duì)于最終得到的器件性能具有關(guān)鍵性的影響——通 過(guò)實(shí)際測(cè)量統(tǒng)計(jì)和理論計(jì)算，SWA出現(xiàn)2%的誤差將會(huì)導(dǎo)致最終加工得到的MOS管出現(xiàn)5% 的飽和電流偏差?？梢?，SWA的CDU對(duì)于最終加工得到的電路器件和整個(gè)集成電路的工作 性能具有巨大的影響。為了減小SWA的誤差所造成的器件性能的漂移，業(yè)界嘗試采用通過(guò)減小Poly film厚度的誤差范圍以減小SWA變化范圍的方法，但是在實(shí)際應(yīng)用中，進(jìn)一步縮小Poly film厚度士3%的誤差范圍幾乎是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的——原因主要在于成本控制方面，為了進(jìn)一 步縮小這3%的誤差，就需要提高整條生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)精度和降低系統(tǒng)誤差，而這對(duì)于生產(chǎn)線 上的加工設(shè)備而言就意味著幾倍甚至十幾倍地增加設(shè)備成本，從而在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)上很難 進(jìn)行應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種提高側(cè)墻角均勻度的方法，能夠有效提高Poly Kch后得到的 SffA的均勻度，且不會(huì)導(dǎo)致成本的顯著增加。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的一種提高側(cè)墻角均勻度的方法，應(yīng)用于柵極刻蝕流程中的抗反射涂層打開Bare open工序，該方法包括
根據(jù)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值生成柵極薄膜的厚度與Bare open工序中使用的刻蝕環(huán)境參數(shù)的 對(duì)應(yīng)關(guān)系，在對(duì)晶圓進(jìn)行Bare open前，測(cè)量晶圓上柵極薄膜的厚度；根據(jù)測(cè)量得到的柵極薄膜的厚度、以及所述柵極薄膜的厚度與Barcopen工序中 使用的刻蝕環(huán)境參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)定Bare open工序中使用的刻蝕環(huán)境參數(shù)的取值，并采 用設(shè)定值的刻蝕環(huán)境參數(shù)進(jìn)行Bare open工序。所述根據(jù)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值生成柵極薄膜的厚度與Bare open工序中使用的刻蝕環(huán)境參 數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系的方法包括通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到對(duì)于各種柵極薄膜厚度，經(jīng)過(guò)Bare open工序能夠得到理想側(cè)墻角 形狀的刻蝕環(huán)境參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值；利用所述柵極薄膜厚度及其對(duì)應(yīng)的刻蝕環(huán)境參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值，擬合得到表示所述柵 極薄膜厚度與Bare open工序中使用的該刻蝕環(huán)境參數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系的曲線。所述刻蝕環(huán)境參數(shù)包括刻蝕氣體的濃度、刻蝕氣體的氣壓、流量以及偏置電壓中 一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的組合。當(dāng)所述刻蝕環(huán)境參數(shù)為偏置電壓時(shí)，所述柵極薄膜的厚度與Bare open工序中使 用的刻蝕環(huán)境參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系為二維坐標(biāo)平面內(nèi)一條斜率小于0的直線，其斜率和截距由 制程工藝決定。由上述的技術(shù)方案可見，本發(fā)明實(shí)施例提供的提高SWA均勻度的方法，預(yù)先根據(jù) 實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值生成柵極薄膜的厚度與Bare open工序中使用的刻蝕環(huán)境參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，之 后在進(jìn)行Bare open的過(guò)程中，根據(jù)測(cè)量到的當(dāng)前柵極薄膜的厚度和所述對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定出 在該Bare open工序中應(yīng)當(dāng)使用的刻蝕環(huán)境參數(shù)的取值并進(jìn)行Bare open工序，從而能夠 利用該刻蝕環(huán)境參數(shù)來(lái)對(duì)poly film的厚度這一影響刻蝕后SWA均勻度的因素進(jìn)行補(bǔ)償控 制，消除了 Bare open工序過(guò)程中由于poly film的變化而導(dǎo)致的SWA的均勻度下降，能夠 有效提高Poly Kch后得到的SWA的均勻度，從而顯著提高最終得到的電路器件的工作性 能，同時(shí)，該方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單且不必對(duì)生產(chǎn)線設(shè)備進(jìn)行大量的設(shè)備改造和升級(jí)，不會(huì)造成設(shè)備 成本的顯著增加。


圖1為經(jīng)過(guò)Poly Etch工序后形成的wafer的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例中進(jìn)行Bare open之前的wafer的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例中完成Bare open之后的wafer的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例中提高側(cè)墻角均勻度的方法的流程示意圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例中Bare open前不同的poly film厚度與Bare open工序中 使用的偏置電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線的示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明實(shí)施例提供一種提高側(cè)墻角均勻度的方法，應(yīng)用于Poly Etch流程中的打 幵抗反身寸涂層(Bottom anti-reflection coating layer, Bare layer)工序，所述打幵Bare layer是Poly Etch中必不可少的一道工序，該工序通常也稱為Bare open。為了便 于理解本發(fā)明，下面先簡(jiǎn)要介紹現(xiàn)有技術(shù)中Poly Etch的流程及Bare open工序進(jìn)行Bare open之前的wafer的剖面結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中，Bare layer上方覆 蓋的為光刻膠(Photolithography Resistance,PR),Bare Iaye 下方的區(qū)域?yàn)?Poly film, 而Poly film區(qū)域之下則為襯底活性區(qū)(Active Area,AA) 0現(xiàn)有技術(shù)中，首先按照設(shè)定的 曝光圖案對(duì)I3R進(jìn)行曝光后再進(jìn)行灰化去膠，之后對(duì)暴露出來(lái)的Bare layer通過(guò)刻蝕進(jìn)行 Bare open，具體方法為使用刻蝕氣體對(duì)Bare layer進(jìn)行刻蝕，當(dāng)刻蝕到達(dá)Poly film表面 時(shí)，終止Bare open工序。此時(shí)，完成Bare open的wafer的剖面結(jié)構(gòu)如圖3所示。在現(xiàn)有的Poly Kch流程中，Bare open工序之后需要進(jìn)行的是主刻蝕(Main Etch,ME)工序和過(guò)刻蝕(Over Etch, OE)工序，相關(guān)流程和方法與本申請(qǐng)并無(wú)直接關(guān)聯(lián)，故 此處不再詳細(xì)討論。本發(fā)明實(shí)施例提供的提高SWA均勻度的方法，主要是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的 Bare open工序進(jìn)行的改進(jìn)，其流程如圖4所示，其中包括步驟401 根據(jù)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值生成柵極薄膜的厚度與Bare open工序中使用的刻蝕 環(huán)境參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在對(duì)wafer進(jìn)行Bare open前，測(cè)量當(dāng)前wafer上poly film的厚 度；步驟402 根據(jù)測(cè)量得到的柵極薄膜的厚度、以及預(yù)先建立的柵極薄膜的厚度與 Bare open工序中使用的偏置電壓(Bias Power)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，獲取Bare open工序中應(yīng)該 設(shè)定的偏置電壓值并進(jìn)行Bare open工序。根據(jù)前文中對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)下的Bare open工序的介紹，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解， 當(dāng)使用刻蝕氣體對(duì)Bare layer進(jìn)行刻蝕時(shí)，刻蝕效果受到多種刻蝕環(huán)境參數(shù)的影響，比如 反應(yīng)腔中的刻蝕氣體濃度、氣壓、流量以及偏置電壓等，而經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)后的統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)其 中對(duì)于刻蝕后的SWA均勻度影響最為顯著的環(huán)境參數(shù)為偏置電壓，因此預(yù)先通過(guò)大量的 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定出對(duì)于各種不同厚度的poly film具有最佳補(bǔ)償效果而使得Bare open后 的SWA均勻度最高的偏置電壓的取值，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合建立一條Bare open前不同的 poly film厚度與Bare open工序中使用的偏置電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖5所示，橫軸(χ軸) 表示poly film厚度，縱軸(y軸)表示偏置電壓，在圖5中，A、B、C、D和E為實(shí)際測(cè)試過(guò) 程中得到的采樣點(diǎn)，其中點(diǎn)A表示當(dāng)poly film厚度為1010埃時(shí)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得具有最佳補(bǔ) 償效果的補(bǔ)償偏置電壓為240伏；點(diǎn)B表示當(dāng)poly film厚度為1023埃時(shí)，補(bǔ)償偏置電壓 為220伏；點(diǎn)C表示當(dāng)poly film厚度為1036埃時(shí)，補(bǔ)償偏置電壓為200伏；點(diǎn)D表示當(dāng) poly film厚度為1049埃時(shí)，補(bǔ)償偏置電壓為180伏；點(diǎn)E表示當(dāng)poly film厚度為1056 埃時(shí)，補(bǔ)償偏置電壓為158伏；根據(jù)上述樣本測(cè)量的結(jié)果，可以擬合出一條對(duì)應(yīng)關(guān)系的曲線 y = -1. 7231x+1982,R2 = 0. 9908，在統(tǒng)計(jì)學(xué)上，R2大于0. 95的統(tǒng)計(jì)都是有效的，即擬合曲線 是有意義的。而根據(jù)該擬合生成的曲線，就能夠確定出對(duì)于任意厚度的poly film，在Bare open工序中所應(yīng)當(dāng)采用的補(bǔ)償偏置電壓的取值。容易理解，所述曲線的參數(shù)僅為舉例而非 限定，所述表示對(duì)應(yīng)關(guān)系的直線，其斜率和截距的具體取值隨著制程工藝的不同而改變。需要指出的是，本發(fā)明實(shí)施例中采用的是通過(guò)偏置電壓來(lái)對(duì)poly film厚度的變 化進(jìn)行補(bǔ)償控制從而提高最終得到的SWA的均勻度的實(shí)施方式，但在實(shí)際應(yīng)用中，同樣可 以使用其它環(huán)境參數(shù)，比如刻蝕氣體濃度或氣壓等，或者同時(shí)結(jié)合使用多種環(huán)境參數(shù)來(lái)進(jìn) 行共同補(bǔ)償。
本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，在對(duì)wafer進(jìn)行加工的工藝流程中，需要多次進(jìn)行曝 光和Kch，而每次的曝光和Kch工序都可能會(huì)對(duì)poly的⑶U產(chǎn)生影響，在本發(fā)明實(shí)施例 的步驟402中，采用了對(duì)Bare open工序中偏置電壓這一環(huán)境參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的方法來(lái)補(bǔ)償 Bare open工序中由于poly film的變化而導(dǎo)致的SWA均勻度下降，從而提高wafer中最終 得到的SWA的⑶U。實(shí)際上，還可以在Poly Etch流程的其它刻蝕過(guò)程(比如ME或0E)中 進(jìn)行類似的補(bǔ)償控制。由上述可見，本發(fā)明實(shí)施例提供的提高SWA均勻度的方法，預(yù)先根據(jù)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值 生成柵極薄膜的厚度與Bare open工序中使用的刻蝕環(huán)境參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，之后在進(jìn)行 Bare open的過(guò)程中，根據(jù)測(cè)量到的當(dāng)前柵極薄膜的厚度和所述對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定出在該Bare open工序中應(yīng)當(dāng)使用的刻蝕環(huán)境參數(shù)的取值并進(jìn)行Bare open工序，從而能夠利用該刻蝕 環(huán)境參數(shù)來(lái)對(duì)poly film的厚度這一影響刻蝕后SWA均勻度的因素進(jìn)行補(bǔ)償控制，消除了 Bare open工序過(guò)程中由于poly film的變化而導(dǎo)致的SWA的均勻度下降，能夠有效提高 Poly Etch后得到的SWA的均勻度，從而顯著提高最終得到的電路器件的工作性能，同時(shí)， 該方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單且不必對(duì)生產(chǎn)線設(shè)備進(jìn)行大量的設(shè)備改造和升級(jí)，不會(huì)造成設(shè)備成本的顯 著增加。
權(quán)利要求
1.一種提高側(cè)墻角均勻度的方法，應(yīng)用于柵極刻蝕流程中的抗反射涂層打開Bare open工序，其特征在于，該方法包括根據(jù)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值生成柵極薄膜的厚度與Bare open工序中使用的刻蝕環(huán)境參數(shù)的對(duì)應(yīng) 關(guān)系，在對(duì)晶圓進(jìn)行Bare open前，測(cè)量晶圓上柵極薄膜的厚度；根據(jù)測(cè)量得到的柵極薄膜的厚度、以及所述柵極薄膜的厚度與Bare open工序中使用 的刻蝕環(huán)境參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)定Bare open工序中使用的刻蝕環(huán)境參數(shù)的取值，并采用設(shè) 定值的刻蝕環(huán)境參數(shù)進(jìn)行Bare open工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值生成柵極薄膜的厚 度與Bare open工序中使用的刻蝕環(huán)境參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系的方法包括通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到對(duì)于各種柵極薄膜厚度，經(jīng)過(guò)Bare open工序能夠得到理想側(cè)墻角形狀 的刻蝕環(huán)境參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值；利用所述柵極薄膜厚度及其對(duì)應(yīng)的刻蝕環(huán)境參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值，擬合得到表示所述柵極薄 膜厚度與Bare open工序中使用的該刻蝕環(huán)境參數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系的曲線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述刻蝕環(huán)境參數(shù)包括刻蝕氣體的濃度、刻蝕氣體的氣壓、流量以及偏置電壓中一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述刻蝕環(huán)境參數(shù)為偏置電壓時(shí)， 所述柵極薄膜的厚度與Bare open工序中使用的刻蝕環(huán)境參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系為二維坐標(biāo)平面 內(nèi)一條斜率小于0的直線，其斜率和截距由制程工藝決定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高側(cè)墻角均勻度的方法，應(yīng)用于柵極刻蝕流程中的抗反射涂層打開Barc open工序，該方法包括根據(jù)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值生成柵極薄膜的厚度與Barc open工序中使用的刻蝕環(huán)境參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在對(duì)晶圓進(jìn)行Barc open前，測(cè)量晶圓上柵極薄膜的厚度；根據(jù)測(cè)量得到的柵極薄膜的厚度、以及所述柵極薄膜的厚度與Barc open工序中使用的刻蝕環(huán)境參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)定Barc open工序中使用的刻蝕環(huán)境參數(shù)的取值，并采用設(shè)定值的刻蝕環(huán)境參數(shù)進(jìn)行Barc open工序。本發(fā)明能夠有效提高Poly Etch后得到的SWA的均勻度，顯著提高最終得到的電路器件的工作性能，且成本較低。
文檔編號(hào)H01L21/28GK102136419SQ20101010401
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2010年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月27日
發(fā)明者張海洋, 趙林林 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司